Чиллеры для ледовых арен и катков: проектирование и подбор оборудования

Чиллер для катка и ледовой арены – основа для работы спортивно-развлекательного объекта. Обеспечивает непрерывное охлаждение, позволяет эксплуатировать комплекс в любое время года при разной посещаемости.

Особенности холодоснабжения ледовых арен и катков

Холодоснабжение должно поддерживать определенную температуру ледового основания, чтобы оно оставалось твердым и пластичным, безопасным и комфортным в использовании. При этом важно учитывать проходимость, климатические условия, специфику мероприятий и другие факторы.

Поправочные коэффициенты и влияние внешней среды на мощность

При расчете мощности чиллера учитываются поправочные коэффициенты с учетом влияния внешней среды:

Когда температура воздуха на улице повышается, эффективность чиллера снижается. Например, при +35°С эффективность будет на 20% ниже, чем при +25°С.
При использовании в качестве хладоносителя этиленгликоля вместо воды холодопроизводительность понижается на 8-12%;
Если требуется более низкая температура на выходе, то требуется применение коэффициентов уменьшения номинальной мощности;
При работе на большой высоте эффективность воздушного охлаждения уменьшается.

Основные требования к температурному режиму ледового поля

Поддержание оптимального терморежима на ледовом поле обеспечивает плотность льда, его упругость, не позволяет покрытию крошиться и трескаться от механических воздействий. Поверхность с нужной температурой не подвержена таянию, размягчению, появлению неровных участков. Использовать ледовую арену или каток удобно и безопасно. Необходимо ориентироваться на следующее:

Температуру льда поддерживают в пределах -5°C. Это оптимальный показатель, с которым лед остается пластичным, но не тает, на нем легко кататься.

Терморежим подповерхностного слоя под массой льда, в пределах -7°C. Допускается и более высокая температура -6°C айс-матов. При этом важно прецизионное поддержание температуры, что дает прочность верхнего ледяного основания.

Температура хладагента, циркулирующего в трубопроводной сети, достигает уровня от-10 до -15°C. В отдельных случаях она может быть ниже, в зависимости от специфики объекта.

Особенности холодоснабжения ледовых арен и катков

Принцип работы системы охлаждения катка

Чиллер для ледовой арены или для катка действует аналогично системе кондиционирования. Однако здесь хладагент воздействует не на ледяное основание, а на некристаллизующийся раствор, который циркулирует в теплообменнике установки – в трубах под основанием катка. Чиллер подсоединяется к контуру через коллектор.

То есть запускается установка, рабочая среда охладителя перекачивается насосом через трубы ледяного поля, теплоноситель охлаждается, хладагент нагревается и переходит в газообразное состояние. И затем масса возвращается обратно.

Для защиты комплекса охлаждения от замерзания, коррозионных процессов предусмотрен гидравлический гликолевый контур – замкнутая система с нежестким соединением для сглаживания вибрации. Заполняется смесью воды и гликоля, которая сохраняет текучесть при минусовых температурах. Используется с ингибиторами коррозии. Гидромодули отвечают за качество и расход теплоносителя, они способствуют эффективному охлаждению, оптимизации потребления энергии на ледовом поле.

Для установки температуры, коррекции режима, предусмотрена панель управления чиллером. Некоторые модели имеют микропроцессор, контроллеры. Отдельные установки управляются дистанционно через диспетчерский пульт или с мобильных устройств.

Важно!
Основа поля изо льда – это ровная бетонная плита со слоем тепло- и гидроизолята. Толщина ледяного слоя составляет не менее пяти сантиметров. Заливка осуществляется в несколько слоев с прокладкой армирующей сетки, чтобы повысить прочностные характеристики.

Для эффективной работы следует балансировать контуры, предусматривать эффективную изоляцию, соблюдать шаг прокладки трубной системы около 10 см для зон с высокой нагрузкой и 12,5 в центральной части. Важно не ошибаться с материалами ограждений – они должны иметь минимальный коэффициент влагопоглощения, чтобы исключить туман из-за лучистого теплообмена и охлаждения ниже точки росы.

Для ледовых арен остановка чиллера летом — это не просто неудобство, а риск потери всего ледового поля. Поэтому профессиональный подход — это всегда дублирование контуров.

Методика расчета мощности чиллера для ледовой арены

Точный расчет чиллера для катка ведется на основе предельных тепловых нагрузок от оборудования, внутренних источников тепла, ограждений. Также учитывается резерв мощности, диапазон температур снаружи и какие установлены нормативные требования к термопоказателям.

Подбор хладагента и промежуточного хладоносителя

Для работы установки применяются традиционные хладагенты R404A/R507 и современные варианты R449A с оптимальным GWP. В качестве промежуточного теплоносителя используются гликолевые смеси – чаще этиленгликоль с водой в определенной пропорции.

Чиллер тип NWRA (Чиллер с винтовыми компрессорами и водоохлаждаемым конденсатором). Тип хладагента: R404a.

Конструктивные особенности чиллеров для работы при низких температурах

Низкотемпературное оборудование отличается усиленной теплоизоляцией, высокой мощностью, наличием блока рекуперации тепла. Оно способно работать при перепадах давления, комплектуется впрыском, частотным приводом для плавной терморегулировки, усиленными подшипниками, трубопроводом из антикоррозионных сплавов. Установка обладает увеличенной площадью теплообменников.

Автоматизация насосных групп и управление циркуляцией

Чтобы упростить управление системой, повысить эффективность комплекса, предусмотрено использование насосных станций. Эти комплексные модули с помпой, двигателем, трубопроводом, клапанами и управляющим боком. Они отличаются размерами, производительностью, подбираются персонально под каждый проект.

Типовая схема подключения холодильной установки к ледовому полю

В стандартную схему включают чиллер для охлаждения, гидравлический контур с насосом и системой обратных труб, основание из матов на технологических плитах, конденсаторный контур для отвода тепла через драйкулер или градирню.

Энергоэффективность и рекуперация тепла на спортивных объектах

Для энергоэффективного использования спортобъекта применяются рекуператоры. В процессе рекуперации воздушные потоки не смешиваются, а потому их используют для обогрева административных помещений, трибун, раздевалок и других зон. Это оптимизирует затраты на энергоресурсы, позволяет быстрее окупить вложения на проектирование и установку охлаждающей системы.

Сеть выстраивается индивидуально, в зависимости от типа объекта, масштабов, специфики эксплуатации. В среднем рекуперация тепла на обогрев может составлять порядка 65%.

Распространенные ошибки при проектировании систем охлаждения катков

Главная ошибка проектирования комплекса – использование оборудования с недостаточной мощностью. Если установлен чиллер для ледового катка с минимальными мощностными показателями, то в периоды пиковой нагрузки лед плывет.

Кроме того, пользователи совершают и следующие ошибки:

Проектируют сеть без осушения.
Не закладывают запас мощности на случай скачков нагрузки.
Выбирают неподходящее оборудование или неверно проводят его компоновку на объекте.
Используют стандартные чиллеры, а не низкотемпературные от -10 °C и ниже.
Обустраивают ледовое поле без резервной системы.

Тип площадки	Рекомендуемое оборудование	Особенности
Крытая арена	Винтовые чиллеры + градирни	Круглогодичная работа, низкий уровень шума
Открытый каток	Мобильные спиральные установки	Высокая скорость монтажа, компактность
Крупный стадион	Центробежные устройства	Максимальная мощность, промышленный ресурс